專利名稱：應(yīng)用于led器件分離的多焦點(diǎn)飛秒激光劃片方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指氮化鎵基發(fā)光二極管晶圓激光劃片技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光劃片技術(shù)廣泛應(yīng)用于氮化鎵基發(fā)光二極管晶圓的器件分離工藝，具有簡單、快速、高效等特點(diǎn)?，F(xiàn)在普通的納秒激光劃片機(jī)在切割藍(lán)寶石襯底進(jìn)行器件分離時，只能在藍(lán)寶石襯底上留下深度為20 μ m至50 μ m的切割痕跡。這樣就使得460 μ m左右厚度的藍(lán)寶石襯底需要機(jī)械減薄、拋光至70-120 μ m的厚度才能劃裂開，以達(dá)到器件分離的目的。但是，機(jī)械減薄及拋光藍(lán)寶石會使得氮化鎵外延層受到一定程度的破壞，從而降低了發(fā)光二極管的發(fā)光效率。同時，機(jī)械減薄及拋光藍(lán)寶石襯底會使得發(fā)光二極管的制備工藝復(fù)雜化，從而提高了器件的生產(chǎn)成本。而且由于納秒激光脈沖較長，其聚焦在藍(lán)寶石襯底上所產(chǎn)生的高溫會使得激光劃痕附近的藍(lán)寶石發(fā)生相變，使得激光劃痕附近的光透過率降低，這也·影響了器件的光提取效率。另一方面，出于成本考慮，氮化鎵基發(fā)光二極管的外延片正在向4英寸、6英寸甚至8英寸等大尺寸外延的方向進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級，由于氮化鎵材料與藍(lán)寶石襯底晶格失配所引起的巨大應(yīng)力使得藍(lán)寶石襯底很難再減薄到100 μ m左右的厚度。這樣就需要一種新型的激光切割方式來進(jìn)行大尺寸、低損傷、高效率的激光劃片技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種應(yīng)用于LED器件分離的多焦點(diǎn)飛秒激光劃片方法，其是利用超短脈沖的飛秒激光器對200 μ m以上較厚的藍(lán)寶石襯底進(jìn)行低損傷的激光切害I]。同時對飛秒激光器出射的激光光路進(jìn)行設(shè)計，在光路內(nèi)引入一個多焦點(diǎn)調(diào)光系統(tǒng)，使得激光經(jīng)過此多焦點(diǎn)調(diào)光系統(tǒng)后被分散成不同光束，并聚焦在藍(lán)寶石襯度不同的深度上，以達(dá)到不同光束同時切割藍(lán)寶石襯底，實現(xiàn)一次切割、多處劃痕的效果，從而實現(xiàn)對較厚藍(lán)寶石襯底的低損傷切割，以達(dá)到發(fā)光二極管的器件分離。多焦點(diǎn)調(diào)光系統(tǒng)的引入，只需要一次就可以完成對較厚藍(lán)寶石襯底的切割，從而降低了生產(chǎn)成本。同時由于飛秒激光器的激光脈沖非常短，使得藍(lán)寶石直接汽化分解，降低了激光束對藍(lán)寶石的破壞，并提高了出光效率。本發(fā)明提供一種應(yīng)用于LED器件分離的多焦點(diǎn)飛秒激光劃片方法，包括步驟I :將制備好的LED器件固定在水平移動平臺上，并位于CXD成像設(shè)備的成像中心；步驟2 :在飛秒激光器的激光光路上放置多個透鏡，將激光分成多個焦點(diǎn)；步驟3 :將多個焦點(diǎn)聚焦在LED器件襯底內(nèi)部不同深度的部位；步驟4 :橫向和縱向移動水平移動平臺，完成飛秒激光劃片；步驟5 :對LED器件進(jìn)行裂片，得到單個LED器件。其中所述飛秒激光器輸出的激光中心波長范圍為200nm-1600nm，脈沖寬度范圍為lfs-lOOOfs，重復(fù)頻率為IMHz-lOOOMHz，平均功率范圍為lmw-100W。其中所述透鏡和焦點(diǎn)的數(shù)量為1-10。其中該多個焦點(diǎn)均勻分布在襯底內(nèi)部不同深度的部位。其中所述的焦點(diǎn)直徑為100nm-5ym。


為使審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，以下結(jié)合附圖及較佳具體實施例的詳細(xì)說明如后，其中圖I為本發(fā)明應(yīng)用于LED器件分離的多焦點(diǎn)飛秒激光劃片方法的流程圖；圖2為本發(fā)明多焦點(diǎn)飛秒激光器切割原理示意圖；圖3為多焦點(diǎn)飛秒激光器的聚焦結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式請參照圖I至圖3所示，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于LED器件分離的多焦點(diǎn)飛秒激光劃片方法，包括步驟SlO :將制備好的LED器件400固定在水平移動平臺500上，然后調(diào)整光路系統(tǒng)的CXD焦點(diǎn)，使LED器件400背面位于CXD成像設(shè)備200的成像中心(參閱圖2);調(diào)整水平移動平臺500與LED器件400的跑道平行。步驟S20 :在飛秒激光器100的激光光路上放置多個透鏡300，將激光分成多個焦點(diǎn)，所述飛秒激光器100輸出的激光中心波長范圍為200nm-1600nm，脈沖寬度范圍為lfs-1000fs，重復(fù)頻率為IMHz-lOOOMHz，平均功率范圍為lmw-lOOW，所述透鏡300和焦點(diǎn)的數(shù)量為1-10 (本實施例給出的透鏡300數(shù)量為兩個，透鏡301和透鏡302)，該多個焦點(diǎn)均勻分布在襯底內(nèi)部不同深度的部位，所述的焦點(diǎn)直徑為ΙΟΟηπι-δμπι ;步驟S30 :通過調(diào)整透鏡300的位置將多個焦點(diǎn)401和焦點(diǎn)402 (參閱圖3，本實施例給出兩個焦點(diǎn)401、402)聚焦在LED器件400襯底內(nèi)部不同深度的部位；使多個焦點(diǎn)處的激光能量均勻。步驟S40 :調(diào)整完成后，打開激光器開關(guān)，用步進(jìn)電機(jī)控制水平移動平臺500橫向和縱向移動，完成LED器件400的飛秒激光劃片工藝；步驟S50 :劃片完成后，將LED器件400用保護(hù)膜保護(hù)后，放置在裂片機(jī)臺上，調(diào)整裂片機(jī)臺的X和Y軸與LED器件400的跑道平行后進(jìn)行裂片，得到單個LED器件。從而完成LED器件400的劃片裂片工藝。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于LED器件分離的多焦點(diǎn)飛秒激光劃片方法，包括 步驟I :將制備好的LED器件固定在水平移動平臺上，并位于CCD成像設(shè)備的成像中心； 步驟2 :在飛秒激光器的激光光路上放置多個透鏡，將激光分成多個焦點(diǎn)； 步驟3 :將多個焦點(diǎn)聚焦在LED器件襯底內(nèi)部不同深度的部位； 步驟4 :橫向和縱向移動水平移動平臺，完成飛秒激光劃片； 步驟5 :對LED器件進(jìn)行裂片，得到單個LED器件。
2.如權(quán)利要求I中所述的應(yīng)用于LED器件分離的多焦點(diǎn)飛秒激光劃片方法，其中所述飛秒激光器輸出的激光中心波長范圍為200nm-1600nm，脈沖寬度范圍為lfs-lOOOfs，重復(fù)頻率為IMHz-lOOOMHz，平均功率范圍為lmw-100W。
3.如權(quán)利要求I中所述的應(yīng)用于LED器件分離的多焦點(diǎn)飛秒激光劃片方法，其中所述透鏡和焦點(diǎn)的數(shù)量為1-10。
4.如權(quán)利要求I中所述的應(yīng)用于LED器件分離的多焦點(diǎn)飛秒激光劃片方法，其中該多個焦點(diǎn)均勻分布在襯底內(nèi)部不同深度的部位。
5.如權(quán)利要求I中所述的應(yīng)用于LED器件分離的多焦點(diǎn)飛秒激光劃片方法，其中所述的焦點(diǎn)直徑為100nm-5ym。
全文摘要
一種應(yīng)用于LED器件分離的多焦點(diǎn)飛秒激光劃片方法，包括步驟1將制備好的LED器件固定在水平移動平臺上，并位于CCD成像設(shè)備的成像中心；步驟2在飛秒激光器的激光光路上放置多個透鏡，將激光分成多個焦點(diǎn)；步驟3將多個焦點(diǎn)聚焦在LED器件襯底內(nèi)部不同深度的部位；步驟4橫向和縱向移動水平移動平臺，完成飛秒激光劃片；步驟5對LED器件進(jìn)行裂片，得到單個LED器件。本發(fā)明可以達(dá)到不同光束同時切割藍(lán)寶石襯底，實現(xiàn)一次切割、多處劃痕的效果，從而實現(xiàn)對較厚藍(lán)寶石襯底的低損傷切割，以達(dá)到發(fā)光二極管的器件分離。
文檔編號B23K26/067GK102886609SQ20121030906
公開日2013年1月23日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者謝海忠, 張逸韻, 楊華, 李璟, 伊?xí)匝? 王軍喜, 王國宏, 李晉閩 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所